(57)【要約】【課題】薄く、強度を有するリードフレーム及び半導体装置を提供する。【解決手段】半導体素子が搭載されるダイパッドと、半導体素子に電気的に接続される複数のリードと、を有するリードフレームであって、ダイパッド及び複数のリードにより形成される間隙部を充填する樹脂充填部を備え、樹脂充填部が熱可塑性樹脂から形成されるリードフレームである。【選択図】図１
2013183003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が搭載されるダイパッドと、前記半導体素子に電気的に接続される複数のリードと、を有するリードフレームであって、
前記ダイパッド及び前記複数のリードにより形成される間隙部を充填する樹脂充填部を備え、
前記樹脂充填部が熱可塑性樹脂から形成される
ことを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】
請求項１に記載のリードフレームにおいて、
前記樹脂充填部が少なくとも前記複数のリード間に形成される
ことを特徴とするリードフレーム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリードフレームにおいて、
前記樹脂充填部が前記ダイパッドと前記複数のリードとの間及び前記複数のリード間に形成される
ことを特徴とするリードフレーム。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のリードフレームにおいて、
前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマである
ことを特徴とするリードフレーム。
【請求項５】
請求項１〜４に記載のリードフレームと、前記リードフレームに実装された半導体素子と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
半導体素子が搭載されるダイパッドと、前記半導体素子に電気的に接続される複数のリードと、を有するリードフレームの製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含む基材を少なくとも一方の面に有するリードフレームを準備する工程と、
前記基材を加熱して、前記基材に含まれる前記熱可塑性樹脂を溶融する工程と、
溶融した前記熱可塑性樹脂を、前記ダイパッドと前記複数のリードとの間及び前記複数のリード間に形成される間隙部に流し込むことで、前記間隙部を充填する樹脂充填部を形成する工程と、を有する
ことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のリードフレームの製造方法において、
前記間隙部に充填されず、前記リードフレームの少なくとも前記一方の面に残存する前記熱可塑性樹脂を除去して、前記ダイパッド及び前記複数のリードを露出させる工程を有する
ことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂充填部を備えるリードフレーム及びその製造方法、並びに半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（半導体パッケージ）は半導体素子を搭載しており、電子機器に実装される。半導体装置は、例えばリードフレームが用いられており、半導体素子の搭載側であるリードフレームの上面側を樹脂で封止して半導体装置を形成することによって半導体装置の裏面からリードの下面を露出させた、ＱＦＮ(Quad Flat No Lead)のような表面実装型の
構造を有している。
【０００３】
上記半導体装置においては、近年、電子機器の小型化・軽量化に対応して薄型化が要求されている。また半導体装置に用いられるリードフレームにおいても同様に薄型化が要求されている。しかし、リードフレームを薄型化した場合、強度が低下し、微細なパターン部分であるリードが変形しやすくなる。このため、リードフレームの厚さは制限されており、例えば２００μｍが必要とされている。
【０００４】
この点、半導体装置を薄型化する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１においては、剥離可能なベースフィルム（支持フィルム）に金属層を貼り合わせて金属層から回路パターン（リードフレーム）を形成し、回路パターンに半導体チップを実装した後に支持フィルムを剥離することで半導体装置を製造する。特許文献１によれば、リードフレームに支持フィルムを貼り合わせることで強度を付与し変形を抑制することができるため、リードフレームの薄型化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−９９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では薄型化が不十分であり、改善の余地がある。支持フィルムをリードフレームに貼り合わせる際には接着剤を用いるが、リードフレームが薄く強度が低い場合では、剥離の時にリードの変形やリードの脱落（いわゆる配線のさや抜け）が生じるリスクが高まる。このため、リードには所定の強度が必要とされ、リードフレームの厚さも限定されることになる。すなわち、支持フィルムを貼り合わせる方法ではリードフレームをさらに薄型化することが困難となっている。
【０００７】
また、支持フィルムを貼り合わせる方法では接着剤を用いるため、剥離の際に接着剤がリードフレームに残存し、電気導通が妨げられる場合がある。さらに、支持フィルムを剥離する工程を要するため、製造工程が複雑となる。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、薄く、強度を有するリードフレーム及びその製造方法、並びにそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、半導体素子が搭載されるダイパッドと、前記半導体素子に電気
的に接続される複数のリードと、を有するリードフレームであって、前記ダイパッド及び前記複数のリードにより形成される間隙部を充填する樹脂充填部を備え、前記樹脂充填部が熱可塑性樹脂から形成されるリードフレームである。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様のリードフレームにおいて、前記樹脂充填部が少なくとも前記複数のリード間に形成されることが好ましい。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様のリードフレームにおいて、前記樹脂充填部が前記ダイパッドと前記複数のリードとの間及び前記複数のリード間に形成されることが好ましい。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれかのリードフレームにおいて、前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマであることが好ましい。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜第４の態様のいずれかのリードフレームと、前記リードフレームに実装された半導体素子と、を備える半導体装置である。
【００１４】
本発明の第６の態様は、半導体素子が搭載されるダイパッドと、前記半導体素子に電気的に接続される複数のリードと、を有するリードフレームの製造方法であって、熱可塑性樹脂を含む基材を少なくとも一方の面に有するリードフレームを準備する工程と、前記基材を加熱して、前記基材に含まれる前記熱可塑性樹脂を溶融する工程と、溶融した前記熱可塑性樹脂を、前記ダイパッドと前記複数のリードとの間及び前記複数のリード間に形成される間隙部に流し込むことで、前記間隙部を充填する樹脂充填部を形成する工程と、を有するリードフレームの製造方法である。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第６の態様のリードフレームの製造方法において、前記間隙部に充填されず、前記リードフレームの少なくとも前記一方の面に残存する前記熱可塑性樹脂を除去して、前記ダイパッド及び前記複数のリードを露出させる工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、薄く、強度を有するリードフレーム及び半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るリードフレームの平面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示し、（ｃ）は（ａ）におけるＡ´−Ａ´断面図を示す。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態に係る半導体装置の外観斜視図を示し、（ｂ）は（ａ）の断面図を示し、（ｃ）は（ａ）の底面図を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（リードフレーム）
まず、本発明の一実施形態に係るリードフレームについて図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るリードフレームの平面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示し、（ｃ）は（ａ）におけるＡ´−Ａ´断面図を示す。
【００１９】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、本実施形態に係るリードフレーム１は、半導体素子が搭載されるダイパッド１１と、半導体素子に電気的に接続される複数のリード１２と、を有しており、ダイパッド１１及び複数のリード１２により形成される間隙部Ｓには
樹脂充填部１３が形成されている。そして、樹脂充填部１３は熱可塑性樹脂から形成されている。
【００２０】
リードフレーム１は例えばウェットエッチングによって金属箔（例えば銅箔）が加工されたものであり、図に示すようにダイパッド１１、複数のリード１２、吊りリード１４、及び枠部１５が同一平面で一体的に形成されている。
【００２１】
ダイパッド１１は四隅を吊りリード１４により支持されて枠部１５と一体化している。ダイパッド１１は半導体素子が搭載される搭載面１１ａを一方の面（図中では上方）に有している。
【００２２】
複数のリード１２は枠部１５によって支持されて片持ち構造となっており、ダイパッド１１の周辺からダイパッド１１に向かって延在している。複数のリード１２のそれぞれは半導体素子と電気的に接続されるボンディング面１２ａを一方の面に有し、外部基板と接続される外部接続面１２ｂを他方の面（図中では下方）に有する。
【００２３】
そして、リードフレーム１はダイパッド１１や複数のリード１２等により形成される間隙部Ｓを有することになる。間隙部Ｓはダイパッド１１、複数のリード１２、吊りリード１４、及び枠部１５を区画するための空間である。間隙部Ｓにより区画される複数のリード１２等は、図１（ａ）に示すような微細なパターンを有することになる。このため、リードフレーム１の厚さが薄くなり強度が低下する場合、特に微細なパターンであるリード１２においては変形が生じ易くなる。
そこで、本実施形態においては間隙部Ｓを充填する樹脂充填部１３が形成される。樹脂充填部１３によれば、リードフレーム１におけるリード１２等に対して所定の強度を付与することができ、リードフレーム１の取り扱い性も向上することができる。また、樹脂充填部１３は熱可塑性樹脂で構成されることにより所定の耐熱性も得ることができる。樹脂充填部１３は、微細なパターンかつ片持ち構造のリード１２間に形成されることが好ましく、さらにダイパッド１１と複数の片持ち構造のリード１２間に形成されることが好ましい。この構成によれば、リード１２の変形及び脱落をさらに抑制することができる。
【００２４】
用いるリードフレーム１の厚さは特に限定されないが、１２μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。１２μｍ未満の場合、銅箔単体と基材との貼り合わせのハンドリングが困難となり、１００μｍを越える場合、半導体装置用配線基板自体の厚さが増加して半導体装置の薄型化が困難となる。なお、ダイパッド１１及び複数のリード１２は銅箔から形成されるため同じ厚さを有しており、リードフレーム１の厚さと同じとなる。
【００２５】
樹脂充填部１３を構成する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマであることが好ましい。液晶ポリマは、絶縁性、低吸水・低吸湿性に優れ、またリードフレーム１との接着性を確保できる。
【００２６】
（半導体装置）
次に、本発明の一実施形態に係る半導体装置について説明する。図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の外観斜視図を示し、（ｂ）は（ａ）の断面図を示し、（ｃ）は（ａ）の底面図を示す。
【００２７】
本実施形態の半導体装置は上述したリードフレーム１を備えている。本実施形態の半導体装置１００は、図２（ｂ）に示すように、リードフレーム１と、ダイパッド１１の搭載面１１ａ上に搭載される半導体素子１８と、半導体素子１８とリード１２のボンディング面１２ａとを電気的に接続するボンディングワイヤ１９と、半導体素子１８を封止する封止樹脂２０と、を備える。
【００２８】
本実施形態の半導体装置１００は、封止樹脂２０によりリードフレーム１や半導体素子１８等が一体的に被覆形成されている。そして、図２（ｃ）に示すように、外部接続面１２ｂが露出して表面実装型の半導体装置１００となっている。半導体装置１００は、リードフレーム１が用いられているため、薄型となっている。しかも、リードフレーム１が所定の強度を有するためリード１２の変形や脱落が抑制されている。
【００２９】
（半導体装置の製造方法）
次に、上記半導体装置の製造方法について図を用いて説明する。図３（ａ）〜図３（ｈ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す図である。なお、本実施形態の製造方法には、リードフレーム１の製造工程が含まれている。
【００３０】
まず、熱可塑性樹脂層を含む基材１７を一方の面に有するリードフレーム１を準備する。本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、金属箔１６としての銅箔の一方の面に、熱可塑性樹脂を含む基材１７を貼り合わせる。貼り合わせる方法としては、例えば熱による圧着がある。具体的には、ロールラミネータによるラミネート法を用いて加熱加圧することにより貼り合わせを実施する。用いる金属箔１６の厚さとしては１２μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
熱可塑性樹脂を含む基材１７は銅箔との接着性を有しており、接着剤を必要としない。また、銅箔と貼り合わされることで銅箔に対して所定の強度を付与し、リードフレーム１の製造工程における銅箔の取り扱い性を向上することができる。すなわち、薄型の銅箔を用いた場合であっても取り扱い性を確保することができる。基材１７の厚さは、銅箔の厚さよりも大きいことが好ましく、例えば２５μｍ以上７５μｍ以下とすることが好ましい。２５μｍ未満の場合、後述する樹脂充填部１３を形成する工程において間隙部Ｓに十分に樹脂を充填できず、所定の強度を付与することが困難となる。一方、７５μｍを越える場合、後述する熱可塑性樹脂を除去する工程において熱可塑性樹脂を除去する厚さが増加し製造効率が低下することになる。また、基材１７を構成する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマであることが好ましい。
【００３２】
その後、銅箔をパターニングして、所定の形状のリードフレーム１を形成する。具体的には、まず、銅箔の全面にレジストコート材を塗布し、リードフレーム１のパターンを投影露光して現像し、レジストパターン（図示せず）を得る。そして、エッチング液等により、露出した銅箔をエッチングし、リードフレーム１のパターンを形成する。リードフレーム１を形成した後、リードフレーム１上のレジストパターンをアルカリ溶液のシャワーで物理的な力を加えながら、あるいはアルカリ溶液に溶解させて除去すると、図３（ｂ）に示す構造が得られる。
【００３３】
形成されるリードフレーム１は、エッチングにより所定の形状に形成されており、ダイパッド１１、複数のリード１２、及びそれらによって形成される間隙部Ｓを有している。この際リード１２は片持ち構造に加工され強度が低下することになるが、基材１７により支持されており変形が抑制される。
【００３４】
次に、基材１７を加熱して、基材１７に含まれる熱可塑性樹脂を溶融する。具体的には、図３（ｃ）に示すように、離形フィルム３０ａ、３０ｂを介して、基材１７が貼り合わされたリードフレーム１をヒートブロック３１ａ、３１ｂにより両面から挟み込む。そして、ヒートブロック３１ａ、３１ｂにより加熱することで、基材１７に含まれる熱可塑性樹脂を溶融する。溶融された熱可塑性樹脂は高い流動性を示し、間隙部Ｓに流入することが可能となる。加熱温度としては、用いる熱可塑性樹脂が溶融する温度であれば特に限定されず、例えば液晶ポリマの場合であれば、３５０℃以上とすることが好ましい。
【００３５】
次に、溶融した熱可塑性樹脂を間隙部Ｓに流し込むことで、間隙部Ｓを充填する樹脂充填部１３を形成する。図３（ｄ）に示すように、ヒートブロック３１ａ、３１ｂによりヒートプレス（加熱加圧）することで、溶融された熱可塑性樹脂をリードフレーム１の間隙部Ｓに流し込み、間隙部Ｓを熱可塑性樹脂で充填する。熱可塑性樹脂を充填する際の圧力としては、１．０ＭＰａ以下とすることが好ましい。
【００３６】
その後、加熱を止めて、充填された熱可塑性樹脂を冷却し、熱可塑性樹脂を硬化させることで樹脂充填部１３を形成する。そして、ヒートブロック３１ａ、３１ｂ及び離形フィルム３０ａ、３０ｂを取り除き、図３（ｅ）に示すような間隙部Ｓに樹脂充填部１３が形成されたリードフレーム１を得る。この際、熱可塑性樹脂が間隙部Ｓに充填されず、リードフレーム１の一方の面に残存する場合がある。残存する熱可塑性樹脂（残存部Ｒ）は、リード１２のボンディング面１２ａ又は外部接続面１２ｂを被覆することとなり（図では外部接続面１２ｂが被覆される）、電気的接続の妨げとなる。このため、熱可塑性樹脂が残存する場合は熱可塑性樹脂を除去して、ダイパッド１１及び複数のリード１２を露出させる工程を設けることが好ましい。除去する方法としては例えば研磨する方法があり、回転する砥石に熱可塑性樹脂側を押し当て、リードの接続端子が露出するまで研磨を行う。研磨により、ダイパッド１１、複数のリード１２のボンディング面１２ａ及び外部接続面１２ｂを露出させ、図３（ｆ）に示すように、本発明の一実施形態に係るリードフレーム１を得る。なお、リードフレーム１を露出させる際にリードフレーム１の面が研磨される場合があるが、問題とはならない。
【００３７】
次に、上記工程で得られたリードフレーム１にメッキ処理を行い、露出するボンディング面１２ａ及び外部接続面１２ｂにメッキ層（図示せず）を形成する。メッキ層としては電界メッキや無電界メッキ等を用いて銅のメッキ層を形成する。
【００３８】
続いて、上記で得られたリードフレーム１を用いて半導体装置を製造する。具体的には、図３（ｇ）に示すように、上記で得られたリードフレーム１のダイパッド１１の搭載面１１ａに、例えば非導電性ペーストの接着剤（図示せず）を介し半導体素子１８を搭載し固着する。続いて、半導体素子１８上の各電極パッド（図示せず）とそれに対応するリード１２のボンディング面１２ａとをＡｕ等からなる導電性のボンディングワイヤ１９で電気的に接続する。
【００３９】
続いて、半導体素子１８、リード１２、ダイパッド１１、吊りリード１４、及びボンディングワイヤ１９を一体的に被覆するように封止樹脂２０を塗布して、半導体素子１８などの上面および側面領域を封止する。なお、本実施形態においては樹脂充填部１３が形成されて間隙部Ｓがないため、封止樹脂２０を塗布する際に封止樹脂２０を受け止めるためのフィルムを必要としない。
【００４０】
その後、ダイアモンドブレードを用いたダイシングや金型を用いた打ち抜きにより、余分な枠部１５を取り除き、図３（ｈ）に示すような半導体装置１００を得る。
【００４１】
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００４２】
本実施形態によれば、ダイパッド１１及び複数のリード１２により形成される間隙部Ｓには間隙部Ｓを充填する樹脂充填部１３が形成されているため、リードフレーム１を薄型化して、例えば１２μｍ以上１００μｍの厚さとした場合であっても、所定の強度を有することとなり、薄型に伴うリード１２等の変形や脱落を抑制することができる。また、所定の強度を有するため、取り扱い性にも優れる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、ダイパッド１１と複数のリード１２との間、及び複数のリード１２間に樹脂充填部１３が形成されるため、リードフレーム１の中でも特に微細なパターンを有するリード１２の変形や脱落がさらに抑制される。しかも、リード１２だけでなくダイパッド１１の変形も抑制される。
【００４４】
また、本実施形態によれば、樹脂充填部１３を構成する熱可塑性樹脂として液晶ポリマを用いることによって、樹脂充填部１３とリードフレーム１との接着性が高く、絶縁性、低吸水・低吸湿性を確保できる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、熱可塑性樹脂を含む基材１７と銅箔（金属箔１６）とを貼り合わせ、リードフレーム１を形成した後、基材１７を構成する熱可塑性樹脂をリードフレーム１の間隙部Ｓに充填し、樹脂充填部１３を形成している。すなわち、製造工程中では銅箔の強度や取り扱い性を向上させる基材１７を、製造工程後ではリードフレーム１の樹脂充填部１３として形成している。このため、製造工程におけるリード１２等の変形や脱落などを抑制できるだけでなく、製造工程後のリードフレーム１の変形まで抑制することができる。
【００４６】
さらに、支持フィルムを貼り合わせてリードフレームを製造する従来の方法と比較して、リードフレーム１の厚さが制限されることがなく、より薄型化することが可能である。しかも、支持フィルムを貼り合わせる工程や剥離する工程を必要としないので、製造工程を省略できるばかりか、接着剤の残存などの電気的接続の不良を抑制することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、一方の面だけに基材が形成されたリードフレームを用いて製造する場合について説明したが、基材が両面に形成されたリードフレームを用いることも可能である。両面に基材が形成されたリードフレームを用いる場合、エッチングによりリードフレームを形成した後に、他方の面に基材を形成する以外は、上記と同様にして製造することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    リードフレーム
１１    ダイパッド
１１ａ  搭載面
１２    リード
１２ａ  ボンディング面
１２ｂ  外部接続面
１３    樹脂充填部
１４    吊りリード
１５    枠部
１６    金属箔
１７    基材  
１８    半導体素子
１９    ボンディングワイヤ
２０    封止樹脂
Ｓ    間隙部
１００  半導体装置
【図３】
2013183003.tif 000003
【図１】
2013183003.tif 000004
【図２】
2013183003.tif 000005